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Vulkane vom Hawaii-Typ fördern Edelmetalle aus dem Erdkern – Mantelplumes dienen als Pipelines

Gold ist ein begehrtes Edelmetall außerirdischen Ursprungs, das besonders in Krisenzeiten, wie wir sie aktuell erleben, als Wertanlage gefragt ist. Dabei war es lange rätselhaft, wie das schwere Edelmetall bis an die Erdoberfläche gelangt, denn eigentlich dürfte es nur im Erdkern vorkommen: Gold ist nicht irdischen Ursprungs und das Element mit der Ordnungszahl 79 entsteht nur bei der Kollision von Neutronensternen und in Supernovaexplosionen. Die gängige Theorie zu seinem irdischen Ursprung besagt, dass es in der Frühphase der Erdentstehung – als unser Planet noch keine feste Kruste hatte – durch die Kollision extrasolarer Asteroiden auf die Erde gelangte, die mit ihr verschmolzen. Aufgrund der Schwere des Goldes ist es bis in den Erdkern abgesackt, wo es aufgrund einer kaum überwindbaren Übergangsschicht zum Erdmantel eigentlich noch heute gefangen sein müsste.

Eine neue Studie von Forschern der Universität Göttingen zeigt nun, dass Gold und andere schwere Edelmetalle wie Platin und Ruthenium mit Hilfe von tief wurzelnden Mantelplumes bis in die Erdkruste und sogar darüber hinaus gelangen konnten, was sich darauf bezieht, dass die Edelmetalle mit der Lava an Vulkanen gefördert werden können. Bei diesen Vulkanen handelt es sich um Hotspot-Vulkane vom Hawaii-Typ, die von solchen tief wurzelnden Mantelplumes gespeist werden.

So untersuchten die Forscher Lavagesteine von Hawaii und folgten der Spur von Rutherium und Wolfram-Isotopen. Dank neuer hochpräziser Analysemethoden gelang es, feine Unterschiede im Isotopenverhältnis von Ruthenium, insbesondere beim Isotop ¹⁰⁰Ru, sichtbar zu machen. Diese Unterschiede lassen sich nicht durch Mantelprozesse allein erklären, sondern deuten auf eine Komponente hin, die ursprünglich aus dem Erdkern stammt.

Die Ergebnisse zeigen, dass bestimmte Lavaproben aus Hawaii eine Ruthenium-Isotopensignatur enthalten, die nur durch eine Beimischung von kernbürtigem Material entstehen kann. Dies legt nahe, dass tief im Erdinneren thermochemische Prozesse stattfinden, bei denen kleine Mengen metallischen Materials – darunter auch Gold – aus dem Kern in den unteren Mantel migrieren können.

Begleitende Modellrechnungen deuten darauf hin, dass riesige Mengen überhitzten Gesteins an der Kern-Mantel-Grenze entstehen und über geologische Zeiträume hinweg mit Hilfe von Mantelplumes bis an die Erdoberfläche aufsteigen können. Solche Mantelplumes bilden unter anderem die Grundlage für die Entstehung ozeanischer Inseln wie Hawaii.

Doch woher stammt etwa das Gold, das am russischen Vulkan Tolbatschik eruptiert wird? Diese Frage beantwortet die Studie nicht, sie liefert aber Raum für Spekulationen. Der Vulkan liegt auf der sibirischen Halbinsel Kamtschatka und seine Lava enthält bekanntermaßen vergleichsweise viel des edlen Metalls. Bei den Vulkanen Kamtschatkas handelt es sich aber nach den gängigen Lehrmeinungen um Subduktionszonenvulkane, deren Schmelze im oberen Erdmantel durch partielles Schmelzen subduzierten Ozeanbodens entsteht. Nun gibt es die Möglichkeit, dass unter Kamtschatka ein bis jetzt nicht bekannter Mantelplume liegt (was von einigen Forschern tatsächlich diskutiert wird), oder aber, dass die Ozeankruste, aus der die Schmelzen entstehen, besonders goldreich ist. Hier käme dann wieder Hawaii ins Spiel, denn entlang des Kamtschatka-Grabens taucht der Ozeanboden des Teils der pazifischen Platte, auf dem die Inselkette von Hawaii liegt, in den Erdmantel ab. Tatsächlich werden bereits erodierte Seamounts subduziert, die vor Jahrmillionen über dem Hawaii-Hotspot entstanden. Kamtschatka ist also das Krematorium von Hawaii und das Gold, das mit der Lava dort gefördert wurde, wird recycelt. Die Erde verschwendet nichts.

Man könnte den Ruthenium-Isotopen-Nachweis auch als Methode benutzen, um einen möglichen Kamtschatka-Mantelplume nachzuweisen. Natürlich liefert die Erkenntnis aus der Studie auch Hinweise auf mögliche Goldlagerstätten. Nicht zu leugnen ist, dass viele Goldlagerstätten in der Nähe von Hotspotvulkanen und anderen tief hinab reichenden Magmaquellen wie Plutone liegen. (Quellen: Pressemeldung Uni Göttingen, Studie in natur.com)